（通讯员 康恩泽）10月8日，《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）在线刊发了国家脉冲强磁场科学中心用户华南理工大学叶柿教授团队题为“Suppressing energy migration via antiparallel spin alignment in one-dimensional Mn²⁺halide magnets with high luminescence efficiency”的论文。该成果是叶柿教授团队利用脉冲强磁场设施磁光谱实验平台在磁性锰卤化物研究上取得的新进展，叶柿教授、中心韩一波教授和桂林理工大学尹从岭研究员为论文共同通讯作者，中心博士生康恩泽完成了脉冲强磁场光谱测量。

过渡金属离子电子自旋间的相互作用可以影响其材料发光性质，是一种新调控策略，在照明显示用发光材料、自旋-光子学具有潜在应用。早期在Mn²⁺掺杂的半导体材料中证实光可以诱导材料激子自发磁化，进而调控半导体中激子和Mn²⁺的光致发光行为。近年研究表明Mn²⁺-Mn²⁺自旋交换作用可以有效缩短Mn²⁺的发光寿命，可缓解Mn²⁺掺杂发光材料在高通量密度光子激发下的发光饱和现象。同时，Mn²⁺-Mn²⁺自旋交换作用要求较高Mn²⁺掺杂浓度和较短的Mn²⁺离子间距，这使得激发光能量易于迁移至猝灭中心导致Mn²⁺发光猝灭，严重阻碍了这类材料的应用。

图为(CH₃)₄NMnCl₃发光强度（a）、峰位IE（b）、半高宽（c）随磁场的变化，自旋有序和无序时电子的光学跃迁与磁场、温度的依赖关系原理图（d）

有鉴于此，本论文通过变温光致发光和磁光光谱阐明了含一维MnCl₆链的金属卤化物杂化材料(CH₃)₄NMnCl₃(TMMC)中自旋有序排列对激发光能量迁移的影响。该研究以具有孤立[Mn₃Cl₁₂]^6-三聚体的(CH₆N₃)₂MnCl₄(GUA)和掺Cd²⁺的TMMC为参照组，揭示Mn²⁺自旋反铁磁有序排列对Mn²⁺离子间能量迁移具有明显的抑制作用，可以减少Mn²⁺的无辐射跃迁损耗，提高材料发光效率。实验表明TMMC在约55K发生反铁磁自旋有序转变。强自旋交换作用所产生的内磁场使TMMC在低于55K下发生自发磁化，此过程在Mn²⁺发光行为中表现为发光峰位在自发磁化温区内不发生红移，即发生磁饱和。0-42T磁光光谱显示这种有序的自旋排列显著地影响Mn²⁺发射能级及其辐射跃迁速率。结果表明自旋长程有序有效地抑制了Mn²⁺离子之间的能量迁移，降低非辐射跃迁损失，使TMMC表现出良好的发光热稳定性，即使在室温下仍保持高达94%的量子产率。本研究为开发用于光电器件和自旋-光子学领域的高性能Mn²⁺发光材料提供一种新策略，并为操控这些材料中的自旋与能量迁移提供一些参考。

该工作利用脉冲强磁场设施磁光谱实验平台，研究了Mn聚合体发光与一维磁相互作用的关联，为探索发光机理提供了关键数据。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.202417218